第一章材料的热学性能
1■热容的概念(P42):热容是分子或原子热运动的能量随温度变化而变化的物理量，其定义
是物体温度升高1K所需增加的能量。温度不同，物体的热容不一定相同，温度T时物体热
容为：C T =(-Q)T(J/K)(简单点就直接用这个吧：C==Q)
CT AT
PS:物理意义：吸收热量提高点阵振动能量，对外做功，加剧电子运动
比热容(单位质量)：C=———
m ?AT
2■晶体热容的经验定律(P42):
杜隆一珀替定律：恒压下元素的原子热容为25Jz(K ?mol)
奈曼一柯普定律：化合物热容等于构成此化合物各元素原子热容之和
3■从材料结构比较金属、无机非金属、高聚物的热容大小(P46):
A金属：a纯金属：热容由点阵振动和自由电子运动两部分组成：
L CA T「T
C V -C
X
n
b合金金属：符合奈曼一柯普定律C m=X I C I m ? X2C2m亠■亠X n C nm=V X i C im
i A
B无机非金属：a符合热容理论，一般都是从低温时的一个低数值增加到1273K左右近似于
25JZ(K ?mol)的数值；b无机材料热容与材料结构关系不大，但单位体积热容与气孔率有关，多孔质轻热容小；C当材料发生相变：一级相变：体积突变，有相变潜热，温度TC热容无
穷大，不连续变化；二级相变：无体积突变，无相变潜热，在转变点热容达到有限极大值(P47
C高聚物：多为部分结晶或无定型结构，热容不一定符合理论式，热容相对较大，且由化学
结构决定，温度升高链段振动加剧，改变链运动状态(主链、支链(链节、侧基))。
4■从材料结构比较金属、无机非金属、高聚物的热传导机制(P53):
A金属：有大量自由电子，且电子质轻，实现热量迅速传递，热导率一般较大。纯金属温度
升高使自由程减小作用超过温度直接作用，热导率随温度上升而下降；合金热传导以自由电
子和声子为主，因异类原子存在，温度本身起主导作用，热导率随温度上升增大。
B无机非金属：晶格振动为主要传导机制，即声子热导为主，约为金属热传导的三十分之一。
C高聚物：热导率与温度关系比较复杂，但总体来说热导率随温度的增加而增加。高聚物主
要依靠链段运动传热为主，而高分子链段运动比较困难，热导能力比较差。
5■材料热膨胀物理本质：热膨胀是指物体体积或长度随温度升高而增大的现象。膨胀是原子
间距(晶格结点原子振动的平衡位置间的距离) 增大的结果，温度升高，原子平衡位置移动，
原子间距增大，导致膨胀。双原子模型：P49图2-6.
6■热膨胀系数和熔点之间的关系（P49）:温度升高至熔点，原子热运动突破原子间结合力，
破坏原固态晶体结构变为液态，所以固态晶体膨胀有极限值。
V Tm -V 0
格律乃森疋律：T^-V C （C为常数，约在0.06-0.076之间，）
V o
线膨胀系数与熔点：IT m=O.022
固态晶体熔点越高，膨胀系数越低，间接反映晶体原子间结合力大小。（增大）
7■热分析法概念：测量材料在加热或冷却过程中热效应所产生的温度和时间的关系。但材料
固态相变时，产生的热效应小，普通热分析测量精度不高。
&差热分析法概念：在程序控温下，将被测物与参比物在相同条件下加热或冷却，测量试样与参比物之间的温差随温度、时间的变化关系。
对参比物的要求：应为热惰性物质，在测试温度范围内本身不发生分解、相变、破坏，也不
与被测物质发生化学反应，且比热容、热传导系数应尽量与试样接近。（如硅酸盐采用Al 203、Mgo ;钢铁采用镍。）
9.热应力（P63）:由于材料热膨胀或收缩引起的内应力称为热应力。
材料内应力：匚=E（ 1）=「E；「（T：T0）
l
产生原因：杆件材料两端完全刚性约束，热膨胀无法实现，则杆件与支撑体间产生很大应力；多相组成材料，不同相膨胀系数不同，温度变化时各相膨胀收缩量不同而相互牵制产生热应力；各相同性材料，存在温度梯度时也会产生热应力。
10■抗热冲击断裂（P64）:发生瞬时断裂，抵抗这类破坏的性能。
；「f（［_■'）
第一热应力断裂抵抗因子：R T max
G E
最大热应力二max不超过强度极限 G ,则材料安全。材料可承受温度变化范围越大，热稳定性约好。
第二热应力断裂抵抗因子：R （I Z）,厶TmaX = RS 1一
EG 0.31r m h
R ?越大，热稳定性约好。（散热）
R *
第三热应力断裂抵抗因子：R R a （冷却速率）
C PP
抗热冲击损伤（P62）:在热冲击循环作用下，材料表面开裂、剥落，并不断发展，最终碎裂
或变质，抵抗这种破坏的性能称为抗热冲击损伤性能。
抗热应力损伤因子R ”和R ,二者值越高抗热损伤性能越好。
11.提高抗热冲击断裂措施（P69）:
1）提高材料强度-,减小弹性模量E ,使E提高（同种材料若晶粒细小、晶界缺陷小、气
孔少且分散均匀，往往强度高，抗热冲击性能好）。
2）提高材料的热导率，，提高R C大的材料传递热量快，材料内外温差较快得到缓解、平衡，降低短期热应力的聚集）。
3）减小材料的热膨胀系数〉，热膨胀系数小的材料，在同样温差下产生热应力小。
4）减小表面热传递系数h,保持缓慢散热降温。
5）减小产品的有效厚度r m。
第二章材料的导电性能
1■超导电性（P115）: —定低温条件下，材料突然失去电阻的现象。（超导态电子对运动不耗
能）
超导体的两个基本特性：A完全导电性：电阻为零，超导体为等电位，内部没有电场。
B完全抗磁性（迈斯纳效应）：屏蔽磁场和排除磁通的性能。
2■固溶体的导电性：
1）固溶体组元浓度影响：形成固溶体合金导电率降低，原因A溶质原子引起溶剂点阵畸变，破坏晶格势场周期性，增加电子散射概率，增大电阻率；B组元间化学相互作用增强，有效电子数减少，电阻率增大。
2）有序固溶体：A组元间化学相互作用加强，电子结合比无序固溶体强，电子数减少，电
阻率增强；B晶体的离子电场有序化后更对称，减少电子散射，电阻降低，这一因素占优势。
总体合金电阻降低。
3）不均匀固溶体：冷加工变形使电阻减小。形成不均匀固溶体时，点阵形成原子偏聚，偏
聚区成分与固溶体成分不同，原子聚集区域的集合尺寸与电子波波长相当（1nm）,可强烈
散射电子波，提高合金电阻率。聚集区域的原子为有序排列，冷加工能有效地破坏固溶体中
的这种近程有序状态，是不均匀组织变成无序的均匀组织，因此合金电阻率明显降低。
温度、压力、形变对于导电性质的影响
温度：金属电阻率随温度升高而增大，温度升高会使离子振动加剧，热振动振幅加大，原子
的无序度增加，周期势场的涨落也加大。这些因素都使电子运动的自由程减小，散射概率增加而导致电阻率增大。大多数金属在熔化成液态时，其电阻率会突然增大约1.5~2倍，这是由于原子排列的长程有序被破坏，从而加强了对电子的散射，弓I起电阻增加。
应力的影响：弹性应力范围内的单向拉应力，使原子间的距离增大，点阵的畸变增大，导致
金属的电阻增大。高的压力往往能导致物质的金属化。引起导电类型的变化，而且有助于从绝缘休一半导体一金属一超导体的转变。
冷加工变形的影响：引起金属电阻率增大，是由于冷加工变形使晶体点阵畸变和晶体缺陷增加，特别是空位浓度的增加，造成点阵电场的不均匀而加剧对电子散射的结果。若对冷加工
变形的金属进行退火，使它产生回复和再结晶，则电阻下降。再结晶生成的新晶粒的晶界增多，对电子运动的阻碍作用增强所造成的，晶粒越细，电阻越大。（回复退火可以显著降低
点缺陷浓度，因此使电阻率有明显的降低。再结晶过程可以消除形变时造成的点阵畸变和晶
体缺陷，所以再结晶可使电阻率恢复到冷变形前的水平。）
3■金属化合物导电性：合金导电率比纯组元低，因原子间一部分金属键转化成共价键或离子
键，有效电子数减少，电阻率增高。
4■多相合金的导电性：与组成相的导电性、相对量、合金的组织形态有关。
5■影响金属导电性的因素（P119）：
1）温度：温度升高，热振动振幅加大，原子无序度增加，电子运动自由程减小，散射概率
增大，电阻率增大。& =几⑴:匕T）
2）应力：拉应力使原子间距增大，点阵畸变增大，电阻增大。电阻率'二6（1 w ）。
3）冷加工变形（塑性变形）：使晶体点阵畸变，晶体缺陷增加，空位浓度增加，造成离子场不均匀，对电子波散射率增大，导致电阻增加。回复退火再结晶降低缺陷浓度，降低电阻率。
6.三个热电效应概念及物理本质：热电效应指热与电的转换效应
1）第一热电效应（塞贝克效应P141）:两种不同导体组成一个闭合回路，若两接头处存在
温差，回路中将有电势及电流产生。回路中产生的电势、电流称为热电势、热电流；该回路
称为热电偶或温差电池。
产生机理：
A接触电位差：原因a两种金属的电子逸出功（电子从金属表面逸出所需的最小能量，与金
1
属表面势垒E o和费米能级E F有关）不同，电位差V 12 （「b_「a）=V2—V l ；b两种金属
e
kT n a
自由电子密度不同，电位差V ”12In 。
e n b
B温差电位差：指金属两端温度不同引起热流，造成自由电子流动，从而引起的电位差。热
端高能电子向冷端扩散，热端带正电，冷端带负电，金属内部产生阻止电子扩散的温差电场，
稳定后为V a（T i, T2）、V b（T l, T2）。
总电位差：
；12 =V12（T1） -V12（T2） V2（T1,T2） -V1（T1,T2） =（T1 - T2）k∣ n 兰? V2（T1,T2）-V1（T1,T2）
e n2
塞贝克效应应用：测量温度、温差发电、材料成分组织分析。
中间金属定律：一系列金属串联的接触电势，只要中间金属两端温度相同，不论其性质如何
都与中间金属无关，只与两端金属有关。
2）第二热电效应（波尔帖效应P148）:指电流通过两个不同金属接触点，除电流产生焦耳
热，还额外产生放热吸热的现象。焦耳热与电流方向无关，波尔贴热与电流方向有关且热力
学可逆。正反通电，两次的热量差为2Q （两倍波尔帖热）。
产生机理：用接触电位差解释（P149图4-53），A接头处两金属接头有接触电位差V12，
阻碍电流电子运动，电子反抗电场力做功eV12，电子动能减小；减速电子与金属原子相碰，从金属原子获得动能，则该处温度降低，需从外界吸收能量。B接头处接触电位差使电子运
动加速，电子动能增加eV12 ,碰撞将动能传递给原子，温度升高释放热量。
3）第三热电效应（汤姆逊效应P149）:指当电流通过有温差的导体时，会有一横向热流流
入或流出导体（横向吸热或放热），其方向视电流或温度梯度方向而定的现象："dQ= JI d X O
dt dx
产生机理：（P149图4-54）金属存在温差时，高温端电子扩散快为正电，低温端为负电，
形成高温端指向低温端的电位差，当外加电流与V（T1 , T2）同向时，电子被温差电场加速获得能量，与晶格碰撞传给晶格，金属能量升高并放热。外加电流反向则吸热。
一个由两种导体组成的回路，接触端温度不同，三种热效应会同时产生：塞贝克热效应产生热电势、热电流，热电流通过接触点要吸收或放出波尔帖热，通过导体时要吸收或
放出汤姆逊热。
第三章材料的介电性能
1■电介质（P154）：放在平板电容器中增加电容的材料称为介电材料。电介质即在电场作用
下能建立极化的物质。
2■束缚（感应）电荷：在真空平板电容中嵌入一块电介质，外加电场时，正极板附近的介质表面感应出负电荷，负极板介质表面感应出正电荷，这种感应出的表面电荷称为束缚电荷。
3.电介质极化：电介质在电场作用下产生束缚电荷的现象，可使电容器增加电荷的存储能力。
4■电介质的压电性、热释电性、铁电性的产生条件：
1）压电性（P181）:在晶体的一些特定方向上加力，在力的垂直方向的平面出现正、负束
缚电荷的现象。产生条件：A必须是电介质；B结构必须带有正、负电荷的质点，有离子或
离子团的存在，即必须为离子晶体或由离子团组成的分子晶体；C结构没有对称中心。
2）热释电性（P182）:晶体由于温度作用使电极化强度变化。条件：A具有自发极化（固有
极化）能力的晶体；B在结构上有极轴（晶体唯一的轴，轴两端有不同的性质，采用对称操作不能与其他晶向重合的方向）C结构没有对称中心。
3）铁电性：晶体中极化强度随外加电场变化而变化的性质。
第四章材料的磁学性能
1■原子磁矩包括电子轨道磁矩（电子绕原子核运动产生）、电子自旋磁矩、原子核磁矩。
2■原子固有磁矩概念（P194）:电子轨道磁矩和电子自旋磁矩构成原子固有磁矩（本征磁矩）。产生的本质：电子层各个轨道电子排满，电子磁矩相互抵消，该电子层磁矩和为零；若原子
中所有电子层都排满，形成球形对称集体，则电子轨道磁矩和电子自旋磁矩各自相互抵消，此时原子本征磁矩为零。原子中有未被填满的电子壳层，其电子的自旋磁矩未被抵消（方向相反的电子自旋磁矩可以相互抵消），原子具有“永久磁矩”。
3■任何物质都具有抗磁性本质的原因（P198）:外加磁场作用下由于电子轨道运动产生与外磁
场方向相反的附加磁矩。
顺磁性原因：外磁场作用下，为降低静磁能，原子磁矩要转向外磁场方向，使总磁矩不为零
表现出磁性。
4■铁磁性金属产生自发磁化的原因（P203）:（自发磁化：在没有外加磁场的情况下，材料发
生的磁化）A有未填满的电子层，因电子间的相互作用产生自发磁化（两原子相接近，电子云互相重叠且电子层的能量相差不大，因此电子可互换位置，使相邻原子自旋磁矩产生有序
排列）B电子互换产生附加能量为交换能，E eX=-ACoS L ,当a∕r>3，A>0 ,有自发磁化倾
向。
5■铬、锰是反铁磁质的原因（P196、P203）:反铁磁体的磁化率是小的正数，在温度低于某
一温度时，磁化率随温度升高而增大，高于这一温度，其行为像顺磁体。
当a∕r<3时，A V 0,自旋磁矩取反向平行排列能量最低。相邻原子磁矩相等时，原子磁矩反
平行排列，原子磁矩相互抵消，自发磁化强度等于零，这一特性称为反铁磁性。Mn、Cr为
反铁磁体，无论在什么温度下其宏观特性都是顺磁性的，磁化率为正。温度极低时，相邻原
子自旋相反，磁矩抵消，磁化率接近0;温度升高，自旋反向作用减弱，磁化率增加。在一
定温度Tn （尼尔点）磁化率有最大值rn ,温度在Tn以上，反磁体与顺磁体有相同的磁化
行为。
6■超交换的概念（P226）:超交换作用是指夹杂在磁性离子间的氧离子形成的间接交换作用，是铁氧体有很强自发磁化的原因。
7■尖晶石型（P226）元细胞由8个分子组成，氧四面体空隙位置A位，八面体空隙位置B位，
用［］表示。
热重分析实验报告
————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期： ?
材料与建筑工程学院实验报告 课程名称: 材料物理性能 专业：材料科学与工程 班级: 2013级本科 姓名：张学书 学号: 3
指导老师：谢礼兰老师 贵州师范大学学生实验报告 成绩 实验一：SＴＡ449F3同步热分析仪的结构原理及操作方法 一、实验目的 1、熟悉同步热分析仪的基本原理。 2、了解ＳTA４49 F3型同步热分析仪的构造原理及性能。 3、学习STA4４９ F3型同步热分析仪的操作方法。 二、实验原理 差示扫描量热法(DSＣ)是指在加热的过程中，测量被测物质与参比物之间的能量差与温度之间的关系的一种方法技术。图１-1为功率补偿式DSC仪器示意图:
图１-1 功率补偿式D ＳC 示意图 1.温度程序控制器; 2.气氛控制；３.差热放大器;4.功率补偿放大器;5.记录仪 当试样发生热效应时，譬如放热,试样温度高于参比物温度,放置在它们下面的一组差示热电偶产生温差电势U ΔT ，经差热放大器放大后送入功率补偿放大器,功率补偿放大器自动调节补偿加热丝的电流,使试样下面的电流Ｉｓ减小，参比物下面的电流IR 增大,而Ｉs ＋ＩR 保持恒定。降低试样的温度,增高参比物的温度,使试样和参比物之间的温差ΔT 趋于零。上述热量补偿能及时,迅速完成，使试样和参比物的温度始终维持相同。 设两边的补偿加热丝的电阻值相同,即ＲS ＝RR=Ｒ，补偿电热丝上的电功率为PS=IR 和P Ｒ=IR 。当样品没有热效应时，PS=P Ｒ;当样品存在热效应时,PS 和PR 的差ΔＰ能反映样品放(吸)热的功率： ΔP= PS-PR= ＩR -IR=（I Ｓ+IR)( I Ｓ－IR)Ｒ =(ＩS+IR ） ΔV ＝I ΔＶ? （1） 由于总电流IS+IR 为恒定,所以样品的放（吸）热的功率ΔＰ只和ΔV 成正比, 3 1 2 4 5
这有答案，大家尽量出有答案的题材料物理性能 习题与解答 吴其胜 盐城工学院材料工程学院 2007，3
目录 1 材料的力学性能 (2) 2 材料的热学性能 (12) 3 材料的光学性能 (17) 4 材料的电导性能 (20) 5 材料的磁学性能 (29) 6 材料的功能转换性能 (37)
1材料的力学性能 1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解：根据题意可得下表 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm ，受到应力为1000N 拉力，其杨氏模量为3.5×109 N/m 2，能伸长多少厘米? 解： 拉伸前后圆杆相关参数表 ) (0114.010 5.310101401000940000cm E A l F l E l l =?????=??= ?=?=?-σ ε0816.04.25 .2ln ln ln 2 2 001====A A l l T ε真应变) (91710 909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .0100=-=?=A A l l ε名义应变) (99510 524.44500 6 MPa A F T =?= = -σ真应力
1-3一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108 N/m 2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。 解：根据 可知： 1-4试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。 证： 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。 解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程： V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程： )21(3)1(2μμ-=+=B G E ) (130)(103.1)35.01(210 5.3) 1(28 8 MPa Pa E G ≈?=+?= += μ剪切模量) (390)(109.3) 7.01(310 5.3) 21(38 8 MPa Pa E B ≈?=-?= -=μ体积模量. ,. ,112 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 S W VS d V ld A Fdl W W S W V Fdl V l dl A F d S l l l l l l ∝=== = ∝= = = =??? ? ? ?亦即做功或者：亦即面积εε εε εε εσεσεσ) (2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量 ) (1.323)84 05.038095.0()(11 2211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量 ). 1()()(0)0() 1)(()1()(1 //0 ----= = ∞=-∞=-= e e e E t t t στεσεεεσετ τ ；；则有：其蠕变曲线方程为：. /)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为
摄影测量学期中考试试 卷 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
云南师范大学2015—2016学年第二学期期中考试 摄影测量学试卷 学院_______ 专业______ 年级______ 学号______ 姓名________ 考试方式: (闭卷)考试时量：120分钟 一、填空题（每空1分，共20分） １、摄影测量三个发展阶段是，，， 2、摄影测量常用坐标系有，，， ，。 3、恢复立体像对左右像片的相互位置关系的依据是方程。 4、两个空间直角坐标系间的坐标变换至少需要和控制点。 5、摄影测量加密按数学模型可分为：，，三种方法。 6、特征匹配的三个步骤：，，。 7、DEM的表示方式：，，。
二、计算题（每小题10分，共20分） 1、已知某航测项目参数设计为：航摄区域km km 54?，航摄仪：Leica RC30，胶片规格：cm cm 2323?，mm f 4.152=，摄影比例尺为：5000:1，航向重叠度P ％=61％，旁向重叠度为：q ％=32％，求行高H 是多少，摄影基线长是多少？ 2、 3、如右图，已知规则矩形格网四个顶点坐标： A （627.00,570.00,126.00）、 B （627.00,580.00,125.00） C （637.00,570.00,130.00）、 D （637.00,580.00,128.00） 求点P （637.80,576.40）的高程值。 Y
三、简答题（10分+15分+15分+20分，共60分） 1、什么是影像的内外方位元素，主要参数分别有哪些？ 2、单幅影像空间后方交会与立体像对前方交会定义是什么，为什么单张像片不能求解物体空间位置而立体像对可解三维坐标？ 3、推导摄影中心点、像点与其对应物点三点位于一条直线上的共线条件方程，并简述其在摄影测量中的主要用途。
材料物理性能习题与解答
目录 1 材料的力学性能 (2) 2 材料的热学性能 (12) 3 材料的光学性能 (17) 4 材料的电导性能 (20) 5 材料的磁学性能 (29) 6 材料的功能转换性能 (37)
1材料的力学性能 1-1一圆杆的直径为2.5 mm、长度为25cm并受到4500N的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解：根据题意可得下表 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm，受到应力为1000N拉力，其氏模量为3.5×109 N/m2，能伸长多少厘米? 解： 拉伸前后圆杆相关参数表 ) ( 0114 .0 10 5.3 10 10 1 40 1000 9 4 0cm E A l F l E l l= ? ? ? ? ? = ? ? = ? = ? = ? - σ ε 10 909 .4 0? 0851 .0 1 = - = ? = A A l l ε 名义应变
1-3一材料在室温时的氏模量为3.5×108 N/m 2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。 解：根据 可知： 1-4试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。 证： 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。 解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程： Voigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程： )21(3)1(2μμ-=+=B G E ) (130)(103.1)35.01(2105.3)1(288MPa Pa E G ≈?=+?=+=μ剪切模量) (390)(109.3) 7.01(3105.3)21(388 MPa Pa E B ≈?=-?=-=μ体积模量. ,.,1 1 2 1 212 12 1 2 1 21 S W VS d V ld A Fdl W W S W V Fdl V l dl A F d S l l l l l l ∝====∝= ===???? ? ?亦即做功或者： 亦即面积εεεεεεεσεσεσ)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量) (1.323)84 05.038095.0()(1 12211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量). 1()()(0)0() 1)(()1()(10 //0 ----= = ∞=-∞=-=e e e E t t t στεσεεεσεττ；；则有：其蠕变曲线方程为：. /)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为
1. 影响弹性模量的因素包括:原子结构、温度、相变。 2. 随有温度升高弹性模量不一定会下降。如低碳钢温度一直升到铁素体转变为 奥氏体相变点，弹性模量单调下降，但超过相变点，弹性校模量会突然上升，然后又呈单调下降趋势。这是在由于在相变点因为相变的发生，膨胀系数急剧减小，使得弹性模量突然降低所致。 3. 不同材料的弹性模量差别很大，主要是因为材料具有不同的结合键和键能。 4. 弹性系数Ks 的大小实质上代表了对原子间弹性位移的抵抗力，即原子结合 力。对于一定的材料它是个常数。 弹性系数Ks 和弹性模量E 之间的关系:它们都代表原子之间的结合力。因为建立的模型不同，没有定量关系。（☆） 5. 材料的断裂强度：a E th /γσ= 材料断裂强度的粗略估计：10/E th =σ 6. 杜隆-珀替定律局限性:不能说明低温下，热容随温度的降低而减小，在接近 绝对零度时，热容按T 的三次方趋近与零的试验结果。 7. 德拜温度意义: ① 原子热振动的特征在两个温度区域存在着本质差别，就是由德拜温 度θD 来划分这两个温度区域: 在低θD 的温度区间，电阻率与温度的5次方成正比。 在高于θD 的温度区间，电阻率与温度成正比。 ② 德拜温度------晶体具有的固定特征值。 ③ 德拜理论表明:当把热容视为(T/θD )的两数时，对所有的物质都具有 相同的关系曲线。德拜温度表征了热容对温度的依赖性。本质上， 徳拜温度反应物质内部原子间结合力的物理量。 8. 固体材料热膨胀机理： （1） 固体材料的热膨胀本质，归结为点阵结构中质点间平均距离随温度升 高而增大。 （2） 晶体中各种热缺陷的形成造成局部点阵的畸变和膨胀。随着温度升 高，热缺陷浓度呈指数增加，这方面影响较重要。 9. 导热系数与导温系数的含义: 材料最终稳定的温度梯度分布取决于热导率，热导率越高，温度梯度越小;而趋向于稳定的速度,则取决于热扩散率,热扩散率越高，趋向于稳定的速度越快。 即:热导率大，稳定后的温度梯度小，热扩散率大，更快的达到“稳定后的温度梯度”（☆） 10. 热稳定性是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，故又称为抗热震 性。 热稳定性破坏(即抗热振性)的类型有两种：抗热冲击断裂性和抗热冲击损伤性。 11. 提高材料抗热冲击断裂性能的措施 ①提高材料强度σ，减小弹性模量E ，σ/E 增大，即提高了材料柔韧性，这样可吸收较多的应变能而不致于开裂。晶粒较细，晶界缺陷小，气孔少且分散者，强度较高，抗热冲击断裂性较好。
《材料性能》课程教学大纲 一、课程基本信息 1、课程代码：MT322 2、课程名称（中/英文）：材料性能/Properties of Materials 3、学时/学分：51/3 4、先修课程：大学物理，固体物理，材料科学基础、材料加工原理 5、面向对象：材料科学与工程专业 6、开课院（系）、教研室：材料科学与工程学院 7、教材、教学参考书： 1)《材料性能学》张帆, 周伟敏. 上海交通大学出版社(2009) 2)《材料性能学》王从曾. 北京工业大学出版社(2001) 3)《材料的力学行为》匡震邦, 顾海澄, 李中华. 高等教育出版社(1998) 4)《材料物理性能》田莳.北京航天航空大学出版社(2002) 二、课程性质和任务 本课程是材料科学与工程专业的专业基础主干课程。随着现代科学技术的发展，研制与开发新型结构材料以及新型功能材料、电磁材料等具有特殊物理性能的新材料已成为近代材料研究的发展方向，材料力学性能与物理性能测试方法与技术在现代材料研究领域中也显示出重要作用。其任务是通过教学和实验的手段，使学生掌握材料力学性能和物理性能的概念，测试及计算的基本原理，培养学生综合分析、解决问题的能力和实验技能，为学生在走上工作岗位以后，无论是从事工程技术工作，科学研究工作或者是开拓新技术领域打下坚实的实验技能基础。 三、教学内容和基本要求 第0章绪论 1、知识点群 材料性能的概念及划分；材料性能的宏观表征方法；微观本质；影响因素；材料性能测试的一般概念。 2、教学内容
第一节材料性能的研究意义 第二节材料性能的概念及划分 第三节材料性能的宏观表征 第四节材料性能的微观本质 第五节材料性能的影响因素 第六节材料性能的测试 3、教学安排及教学方式（课堂教学总学时数1 ） 4、教学目标 对本课程的重要性、范畴、主要内容、教学方法和要求等有一个初步了解，为本课程的学习打下基础。 第1章材料的常规力学性能 1、知识点群 拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切等静载试验方法及相应的力学性能指标；材料的缺口效应；材料的硬度试验方法；材料的冲击韧性试验方法；材料的强度统计学特性。 2、教学内容与教学方法 1.1 单向静拉伸试验及性能 1.1.1 单向静拉伸试验 1.1.2 拉伸曲线 1.1.3 单向静拉伸基本力学性能指标 1.2 其它静载下的力学试验及性能 1.2.1 应力状态软性系数 1.2.2 压缩 1.2.3 弯曲 1.2.4 扭转 1.2.5 剪切 1.2.6 几种静载试验方法的比较 1.3 缺口效应 1.3.1 缺口处应力分布及缺口效应 1.3.2 缺口敏感度 1.4 硬度 1.4.1 布氏硬度 1.4.2 洛氏硬度 1.4.3 维氏硬度
无机材料物理性能试题及答案
无机材料物理性能试题及答案 一、填空题（每题2分，共36分） 1、电子电导时，载流子的主要散射机构有中性杂质的散射、位错散射、电离杂质的散射、晶格振动的散射。 2、无机材料的热容与材料结构的关系不大，CaO和SiO2的混合物与CaSiO3 的 热容-温度曲线基本一致。 3、离子晶体中的电导主要为离子电导。可以分为两类：固有离子电导（本征 电导）和杂质电导。在高温下本征电导特别显著，在低温下杂质电导最为显著。 4、固体材料质点间结合力越强，热膨胀系数越小。 5、电流吸收现象主要发生在离子电导为主的陶瓷材料中。电子电导为主的陶瓷材料，因 电子迁移率很高，所以不存在空间电荷和吸收电流现象。 6、导电材料中载流子是离子、电子和空位。 7. 电子电导具有霍尔效应，离子电导具有电解效应，从而可以通过这两种效应检查材料 中载流子的类型。 8. 非晶体的导热率（不考虑光子导热的贡献）在所有温度下都比晶体的 小。在高温下，二者的导热率比较接近。 9. 固体材料的热膨胀的本质为：点阵结构中的质点间平均距离随着温度升高而增 大。 10. 电导率的一般表达式为 ∑ = ∑ = i i i i i q nμ σ σ 。其各参数n i、q i和μi的含义分别 是载流子的浓度、载流子的电荷量、载流子的迁移率。 11. 晶体结构愈复杂，晶格振动的非线性程度愈大。格波受到的 散射大，因此声子的平均自由程小，热导率低。 12、波矢和频率之间的关系为色散关系。 13、对于热射线高度透明的材料，它们的光子传导效应较大，但是在有微小气孔存在时，由于气孔与固体间折射率有很大的差异，使这些微气孔形成了散射中心，导致透明度强烈降低。 14、大多数烧结陶瓷材料的光子传导率要比单晶和玻璃小1～3数量级，其原因是前者有微量的气孔存在，从而显著地降低射线的传播，导致光子自由程显著减小。 15、当光照射到光滑材料表面时，发生镜面反射；当光照射到粗糙的材料表面时，发生漫反射。 16、作为乳浊剂必须满足：具有与基体显著不同的折射率，能够形成小颗粒。 用高反射率，厚釉层和高的散射系数，可以得到良好的乳浊效果。 17、材料的折射随着入射光的频率的减少（或波长的增加）而减少的性质，称为折射率的色散。
4D 产品是指DEM、DLG、DRG、DOM。 摄影测量学:是利用光学摄影机摄取照片，通过像片来研究和确定被摄物体的形状大小位置和相互关系的一门科学技术摄影测量按远近分为航天摄影测量、航空摄影测量，地面摄影测量，近景摄影测量，显微镜摄影测量。 摄影测量按用途口J分为地形摄影测量、非地形摄影测量。 摄影测量学的发展经过了模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量三个阶段。 2.由于立体像对选取的像空间辅助坐标系的不同分为连续邃戒与里独像对 摄影机的主距：航空摄影物镜中心至底片面的距离是固定值1?摄影比例尺：严格讲，摄影比例尺是指航摄像片上一线段为J与地向上相应线段的水干距L之比。摄影像片的影像比例尺处处均不相等 3?摄影航高：摄影机的物镜中心至该面的距离 2?绝对航高:摄影物镜相对于平均海平而的航高，指摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔高度。 3?相对航高：摄影物镜相对于某一基准面或某一点的高度 2 ?制定航摄计划： 1.确定摄区范围； 2.选择航摄仪； 3.确定航摄仪的比例尺；4,确定摄影航高；5,需要像片数，F1期等。 5.摄影基线：航线方向相邻两摄站点间的空间距离称为摄影基线。 2?摄影资料的基本要求：1.影像的色调，2.像片的重叠，3.像片倾角，4.航线弯曲，5,像片旋角 2?像片倾角：空中摄影采用竖直摄影方式，即摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直，它偏离铅垂线的夹角应小于3D,夹角称为像片倾角。 3?航向重叠：同一条航线内相邻像片之间的影像重叠称为航向重叠，一般要求在60%以上。目的：保 证像片立体量测与拼接 4?旁向重叠：相邻航线的重叠称为旁向重叠，重叠度要求在24%以上 5?中心投影：投影光线会聚与一点 7?像主点：摄影机主光轴在框标平面上的垂足 &像底点：主垂线与像片面的交点 2 ?摄影测量常用的坐标系统有哪些? 像平面坐标系；像空间坐标系；像空间辅助坐标系；摄影测量坐标系；地面测量坐标系 3.对于一张航摄像片其内外方位元素为内外方位元素均为常数， 8?内方位元素：内方位元素是表示摄影中心与像片之间相关位置的参数，包括三个参数。即摄影中心 到像片的垂距（主距）f及像主点o在像框标坐标系中的坐标兀。,儿 9?外方位元素：在恢复内方位元素的基础上，确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置与姿态的参数称为外方位元素， 外方位角元素：确定像空间坐标系的三轴在地面坐标系中的方向。 14 ?像点在像空间直角坐标系与像空间辅助坐标系的变换关系： U X坷a2 a3X V=R y—久b2伏y W-f°1 C2°3-f 13?同名像点：同名光线在左右相片上的构像 14 ?摄影基线：同一航线内相邻两摄站的连线 15?核线：核面与像片的交线，核线会聚于核点 16?核面：摄影基线与地而点所作平而 17.同名像点：地面上一点在相邻两张像片上的构像
1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解： 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。 解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程： V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程： ) (2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量 ) (1.323)84 05.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量 ). 1()()(0)0() 1)(()1()(1 //0 ----= = ∞=-∞=-=e E E e e E t t t στεσεεεσετ τ ；；则有：其蠕变曲线方程为：. /)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为1.0 1.0 0816.04.25 .2ln ln ln 2 2 001====A A l l T ε真应变)(91710 909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .0100 =-=?=A A l l ε名义应变)(99510 524.445006MPa A F T =?==-σ真应力
名词解释 1.应变：用来描述物体内部各质点之间的相对位移。 2.弹性模量：表征材料抵抗变形的能力。 3.剪切应变：物体内部一体积元上的二个面元之间的夹角变化。 4.滑移：晶体受力时，晶体的一部分相对另一部分发生平移滑动，就叫滑移. 5.屈服应力：当外力超过物理弹性极限，达到某一点后，在外力几乎不增加的情况下，变形骤然加快，此点为屈服点，达到屈服点的应力叫屈服应力。 6.塑性：使固体产生变形的力，在超过该固体的屈服应力后，出现能使该固体长期保持其变形后的形状或尺寸，即非可逆性。 7.塑性形变：在超过材料的屈服应力作用下，产生变形，外力移去后不能恢复的形变。 8.粘弹性：一些非晶体和多晶体在比较小的应力时,可以同时变现出弹性和粘性，称为粘弹性. 9.滞弹性：弹性行为与时间有关，表征材料的形变在应力移去后能够恢复但不能立即恢复的能力。 10.弛豫:施加恒定应变，则应力将随时间而减小，弹性模量也随时间而降低。 11.蠕变——当对粘弹性体施加恒定应力，其应变随时间而增加，弹性模量也随时间而减小。 12.应力场强度因子：反映裂纹尖端弹性应力场强弱的物理量称为应力强度因子。它和裂纹尺寸、构件几何特征以及载荷有关。 13.断裂韧性：反映材料抗断性能的参数。 14.冲击韧性：指材料在冲击载荷下吸收塑性变形功和断裂功的能力。 15.亚临界裂纹扩展：在低于材料断裂韧性的外加应力场强度作用下所发生的裂纹缓慢扩展称为亚临界裂纹扩展。 16.裂纹偏转增韧：在扩展裂纹剪短应力场中的增强体会导致裂纹发生偏转，从而干扰应力场，导致机体的应力强度降低，起到阻碍裂纹扩展的作用。 17.弥散增韧：在基体中渗入具有一定颗粒尺寸的微细粉料达到增韧的效果，称为弥散增韧。 18.相变增韧：利用多晶多相陶瓷中某些相成份在不同温度的相变，从而达到增韧的效果，称为相变增韧。 19.热容：分子热运动的能量随着温度而变化的一个物理量，定义为物体温度升高1K所需要的能量。 20.比热容：将1g质量的物体温度升高1K所需要增加的热量，简称比热。 21.热膨胀：物体的体积或长度随温度升高而增大的现象。 热传导：当固体材料一端的温度笔另一端高时，热量会从热端自动地传向冷端。22.热导率：在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米，面积为1平方米的平行平面，若两个平面的温度相差1K，则在1秒内从一个平面传导至另一个平面的热量就规定为该物质的热导率。 23.热稳定性:指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，又称为抗热震性。 24.抗热冲击断裂性：材料抵抗温度急剧变化时瞬时断裂的性能。 25.抗热冲击损伤性：材料抵抗热冲击循环作用下缓慢破坏的性能。 26.热应力：材料热膨胀或收缩引起的内应力。 27.声频支振动：振动的质点中包含频率甚低的格波时，质点彼此间的位相差不
《材料物理性能》 第一章材料的力学性能 1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解： 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=,V 2=。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=代入经验计算公式E=E 0+可得，其上、下限弹性模量分别变为 GPa 和 GPa 。 1-11一圆柱形Al 2O 3晶体受轴向拉力F ，若其临界抗剪强度 τf 为135 MPa,求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小拉力值，并求滑移面的法向应力。 0816 .04.25.2ln ln ln 22 001====A A l l T ε真应变) (91710909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .010 0=-=?=A A l l ε名义应变) (99510524.445006MPa A F T =?== -σ真应力)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量) (1.323)84 05.038095.0()(1 12211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量
材料无机材料物理性能考试及答案
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无机材料物理性能试卷 一．填空（１×２０＝２０分） 1．CsCl结构中，Ｃs+与Cl-分别构成＿＿＿＿格子。 ２．影响黏度的因素有＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿. ３.影响蠕变的因素有温度、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿. ４．在＿＿＿＿、＿＿＿＿的情况下，室温时绝缘体转化为半导体。 ５．一般材料的＿＿＿＿远大于＿＿＿＿。 ６．裂纹尖端出高度的＿＿＿＿导致了较大的裂纹扩展力。 ７．多组分玻璃中的介质损耗主要包括三个部分：＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿。 ８．介电常数显著变化是在＿＿＿＿处。 ９．裂纹有三种扩展方式：＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。 １０．电子电导的特征是具有＿＿＿＿。 二.名词解释（4×4分=16分） 1.电解效应 2.热膨胀 3.塑性形变 4.磁畴 三.问答题（3×8分=24分） 1.简述晶体的结合类型和主要特征： 2.什么叫晶体的热缺陷？有几种类型？写出其浓度表达式?晶体中离子电导分为哪几类？ 3.无机材料的蠕变曲线分为哪几个阶段，分析各阶段的特点。 4.下图为氧化铝单晶的热导率与温度的关系图，试解释图像先增后减的原因。 四，计算题（共20分） 1.求熔融石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm，弹性模量值从60 到75GPa。（10分） 2.康宁1273玻璃(硅酸铝玻璃)具有下列性能参数： =0.021J/(cm ·s ·℃)；a=4.6×10-6℃-1；σp=7.0kg/mm2，
摄影测量学习题 一、名词解释： 1、摄影测量学：是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构像信息，从几何方面和物理方 面加以分析研究，从而对所摄对象的本质提供各种资料的一门学科。 2、光圈号数 ：相对孔径的倒数 3、景深 ：远景与近景之间的纵深距离称为景深 4、超焦点距离：当物镜向无限远物体对光时，不仅远处的物体构象清晰，而且在离开物镜 不小于某一距离H 的所有物体，其构象都很清晰，这个距离H 就称为超焦点距离或称为无限远起点 5、视场： 将物镜对光于无穷远，在焦面上会看到一个照度不均匀的明亮圆。这个直径为 ab 的明亮圆的范围称为视场 6、视场角 ：物镜的像方主点与视场直径所张的角2α。 7、像场 ：在视场面积内能获得清晰影像的区域 8、像场角； 物镜的像方主点与像场直径所张的角2β。 像主点：摄影机轴在框标平面上的垂足。 11、航向重叠 ：沿飞行方向上相邻像片所摄地面的重叠区。 12、旁向重叠：两相邻航带摄区之间的重叠 主光轴 ：通过诸透镜光轴的轴 主点： 主平面与光轴的交点 13、摄影基线 ：相邻像片摄影站(投影中心)之间的空间连线。 15、内方位元素 确定物镜后节点和像片面相对位置的数据。 16、外方位元素 确定摄影摄影机或像片的空间位置和姿态的参数 焦点 平行光轴的投射光线经物镜后产生折射，该折射线与光轴的交点。 17、像片倾角 航摄仪光轴与通过物镜中心的铅垂线所夹的角称为像片的倾斜角 19、像片旋角 相邻像片的主点连线与像幅沿航线方向两框标连线之间的夹角称为像片的旋 偏角 20、倾斜误差 因像片倾斜引起的像点位移 节点 投射光线与成像光线与光轴的交角u 和u ′相等时，投射光线与成像光线与光轴的交点。 21、投影差 因地形起伏引起的像点位移 22、摄影比例尺 航摄相片上某一线段构成的长度与地面上相应水平距离之比。 23、像片控制点 为联系地面与相片而测定地面坐标的像点。 相对孔径 物镜焦距与有效孔径之比 25、左右视差 同名像点在各自像平面坐标系中的x 坐标之差 26、上下视差 同名像点在各自像平面坐标系中的Y 坐标之差 27、核点 基线延长线与左、右像片的交点k 1、k 2称为核点 28、核线 核面与像片的交线称为核线 29、核面 通过摄影基线S 1S 2与任一地面点A 所作的平面W A 30、投影基线 两摄站的连线 31、像片基线 指相邻两张像片主点的连线 32、解析空中三角测量 即在一条航带几十条像对覆盖的区域或由几条航带几百哥像对构成 的区域内，仅仅由外业实测几个少量的控制点，按一定的数学模型，平差 解算出摄影测量作业过程中所需的全部控制点及每张像片的外方位元素 33、空间后方交会 就是利用地面控制点的已知坐标值反求像片外方位元素 ()()()()(){} 2332233213322232332 1[]Z X Y X Y Y Y X X X Z Y X X Y Z X Y Y X Z X Y X Y =-+-+-+-+--
1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解： 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-5一瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。 解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程： ) (2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量) (1.323)84 05.038095.0()(1 12211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量. /)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为0816.04.25.2ln ln ln 2 2 001====A A l l T ε真应变) (91710 909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .010 0=-=?=A A l l ε名义应变) (99510524.44500 6 MPa A F T =?= =-σ真应力
《材料物理性能复习资料整理》 一、名词解释 物质的磁化：物质在磁场中受磁场的作用呈现一定磁性的现象。 自发极化：铁磁性材料在没有外加H时，原子磁矩趋于同向排列而发生的磁化。 软磁材料：是指磁滞回线瘦长，μ高、H c小、M r低，并且磁化后容易退磁的磁性材料。硬磁材料：是指磁滞回线短粗，μ低、H c大、M r高，并且磁化后很难退磁的磁性材料。磁致伸缩：铁磁体在磁场中被磁化时，其形状和尺寸都会发生变化，这种现象称为磁致伸缩效应。 PN结：是指在同一块半导体单晶中P型掺杂区域N型掺杂区的交界面附近的区域。 禁带：在能带结构中能态密度为零的能量区间。 超导电性：在一定条件下（温度、磁场、压力）材料的电阻突然消失的现象称为超导电性。马基申定则：马基申等人把固溶体电阻率看成由金属基本电阻率ρ(T)和残余电阻ρ残组成。 这表明在一级近似下，不同散射机制对电阻率的贡献可以用加法求和。 激活介质：实现粒子数反转的介质具有对光的放大作用，称为激活介质。 因瓦效应：将与因瓦反常相关联的其它物理特性的反常行为统称为因瓦效应。 磁介质：能被磁场磁化的物质。 技术磁化：是指在外磁场的作用下，铁磁体从完全退磁状态磁化至饱和的内部变化过程。磁畴：是指在未加磁场时铁磁体内部已经磁化到饱和状态的小区域。 铁电畴：铁电体中自发极化方向一致的微小区域。 N型半导体：在本征半导体中掺入5价元素（磷，砷，锑）使晶体中的自由电子的浓度极大地增加而形成的以电子为多子的杂质半导体称为N型半导体。 第一类超导体：指大多数纯金属超导体，在超导态下磁通从超导体中全部逐出，具有完全的迈斯纳效应（完全的抗磁性）。这类导体称为第一类超导体。 介质损耗：电介质在外电场作用下，其内部会有发热现象，这说明有部分电能已转化为热能耗散掉，这种介质内的能量损耗称为介质损耗。 光致发光：通过光的辐射将材料中的电子激发到高能态从而导致发光，称为光致发光。 杜隆-珀替定律：恒压下，元素的原子摩尔热容为25J/(K?mol)。 二、简答题 1.请从能量式波长（频率）范围详细划分电磁波谱 （1）无线电波——波长从108~1013nm （2）微波——波长从106~108nm （3）红外线——波长从103~106nm （4）可见光——波长390~700nm （5）紫外线——波长从10~390nm （6）伦琴射线——波长10-3~100nm （7）γ射线——波长从10-5~0.1nm
实验一材料的拉伸试验 1.实验名称及类别 材料的拉伸试验；验证性。 2.实验内容及目的 （1）测定低碳钢材料在常温、静载条件下的屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率。 （2）测定铸铁在常温、静载条件下的抗拉强度。 （3）掌握万能材料试验机的工作原理和使用方法。 3.实验材料及设备 低碳钢、铸铁、游标卡尺、万能试验机。 4.试样的制备 按照国家标准GB6397—86《金属拉伸试验试样》，金属拉伸试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样、矩形截面试样、异形截面试样和不经机加工的全截面形状试样四种。其中最常用的是圆形截面试样和矩形截面试样。 如图1所示，圆形截面试样和矩形截面试样均由平行、过渡和夹持三部分组成。平行部分的试验段长度称为试样的标距，按试样的标距与横截面面积之间的关系，分为比例试样和定标距试样。圆形截面比例试样通常取或，矩形截面比例试样通常取或，其中，前者称为长比例试样（简称长试样），后者称为短比例试样（简称短试样）。定标距试样的与之间无上述比例关系。过渡部分以圆弧与平行部分光滑地连接，以保证试样断裂时的断口在平行部分。夹持部分稍大，其形状和尺寸根据试样大小、材料特性、试验目的以及万能试验机的夹具结构进行设计。 对试样的形状、尺寸和加工的技术要求参见国家标准GB6397—86。
（a） （b） 图1 拉伸试样 （a）圆形截面试样；（b）矩形截面试样 5.实验原理 低碳钢进行拉伸试验时，外力必须通过试样轴线，以确保材料处于单向应力状态。低碳钢具有良好的塑性，低碳钢断裂前明显地分成四个阶段：弹性阶段：试件的变形是弹性的。在这个范围内卸载，试样仍恢复原来的尺寸，没有任何残余变形。 屈服（流动)阶段：应力应变曲线上出现明显的屈服点。这表明材料暂时丧失抵抗继续变形的能力。这时，应力基本上不变化，而变形快速增长。通常把下屈服点作为材料屈服极限（又称屈服强度），即，是材料开始进入塑性的标志。结构、零件的应力一旦超过屈服极限，材料就会屈服，零件就会因为过量变形而失效。因此强度设计时常以屈服极限作为确定许可应力的基础。 强化阶段：屈服阶段结束后，应力应变曲线又开始上升，材料恢复了对继续变形的抵抗能力，载荷就必须不断增长。D点是应力应变曲线的最高点，定义为材料的强度极限又称作材料的抗拉强度，即。对低碳钢来说抗拉强度是材料均匀塑性变形的最大抗力，是材料进入颈缩阶段的标志。 颈缩阶段：应力达到强度极限后，塑性变形开始在局部进行。局部截面急剧收缩，承载面积迅速减少，试样承受的载荷很快下降，直到断裂。断裂时，试样的弹性变形消失，塑性变形则遗留在破断的试样上。
无机材料物理性能考试试题及答案 一、填空（18） 1. 声子的准粒子性表现在声子的动量不确定、系统中声子的数目不守恒。 2. 在外加电场E的作用下，一个具有电偶极矩为p的点电偶极子的位能U=-p·E，该式表明当电偶极矩的取向与外电场同向时，能量为最低而反向时能量为最高。 3. TC为正的温度补偿材料具有敞旷结构，并且内部结构单位能发生较大的转动。 4. 钙钛矿型结构由 5 个简立方格子套购而成，它们分别是1个Ti 、1个Ca 和3个氧简立方格子 5. 弹性系数ks的大小实质上反映了原子间势能曲线极小值尖峭度的大小。 6. 按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 7. 制备微晶、高密度与高纯度材料的依据是材料脆性断裂的影响因素有晶粒尺寸、气孔率、杂质等。 8. 粒子强化材料的机理在于粒子可以防止基体内的位错运动，或通过粒子的塑性形变而吸收一部分能量，达从而到强化的目的。 9. 复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力，使坯体产生微裂纹。 10.裂纹有三种扩展方式：张开型、滑开型、撕开型 11. 格波：晶格中的所有原子以相同频率振动而形成的波，或某一个原子在平衡位置附近的振动是以波的形式在晶体中传播形成的波 二、名词解释(12) 自发极化：极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。 断裂能：是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用，不仅取决于组分、结构，在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性能等。 电子的共有化运动：原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不再完全局限在某一个原子上，可以由一个原子的某一电子壳层转移到相邻原子的相似壳层上去，因而电子可以在整个晶体中运动。这种运动称为电子的共有化运动。 平衡载流子和非平衡载流子：在一定温度下，半导体中由于热激发产生的载流子成为平衡载流子。由于施加外界条件(外加电压、光照)，人为地增加载流子数目，比热平衡载流子数目多的载流子称为非平衡载流子。 三、简答题（13） 1. 玻璃是无序网络结构，不可能有滑移系统，呈脆性，但在高温时又能变形，为什么？ 答：正是因为非长程有序，许多原子并不在势能曲线低谷；在高温下，有一些原子键比较弱，只需较小的应力就能使这些原子间的键断裂；原子跃迁附近的空隙位置，引起原子位移和重排。不需初始的屈服应力就能变形-----粘性流动。因此玻璃在高温时能变形。 2. 有关介质损耗描述的方法有哪些？其本质是否一致？ 答：损耗角正切、损耗因子、损耗角正切倒数、损耗功率、等效电导率、复介电常数的复项。多种方法对材料来说都涉及同一现象。即实际电介质的电流位相滞后理想电介质的电流位相。因此它们的本质是一致的。 3. 简述提高陶瓷材料抗热冲击断裂性能的措施。 答：(1) 提高材料的强度 f，减小弹性模量E。(2) 提高材料的热导率c。(3) 减小材料的热膨胀系数a。(4) 减小表面热传递系数h。(5) 减小产品的有效厚度rm。